Netzseitige Anforderungen an Erzeugungseinheiten zur ... - 50Hertz
Netzseitige Anforderungen an Erzeugungseinheiten zur ... - 50Hertz
Netzseitige Anforderungen an Erzeugungseinheiten zur ... - 50Hertz
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<strong>Netzseitige</strong> <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> <strong>zur</strong><br />
Gewährleistung eines sicheren Systembetriebes in der<br />
Regelzone 50HzT<br />
Dr. Torsten Haase<br />
50HzT, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
3. SoS-Konferenz – 26.08.2010, Rostock
Inhalt<br />
1. Einleitung 3<br />
<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />
Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />
2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />
Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />
Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />
3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />
Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />
Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />
4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />
Pendeldämpfungsgeräte 17<br />
Fast Valving 19<br />
5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />
Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />
Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />
Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />
6. Zusammenfassung 25<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
2
Einleitung<br />
- Gemäß § 19 Abs. 1 EnWG ist 50HzT verpflichtet, unter Berücksichtigung der nach § 17<br />
festgelegten Bedingungen für den Netz<strong>an</strong>schluss von Erzeugungs<strong>an</strong>lagen technische<br />
Mindest<strong>an</strong>forderungen festzulegen<br />
- Die „Netz<strong>an</strong>schluss- und Netzzug<strong>an</strong>gsregeln“ (NANZR) basieren zudem auf dem<br />
„Tr<strong>an</strong>smissionCode 2007 – Netz- und Systemregeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber“<br />
sowie auf dem „Operation H<strong>an</strong>dbook“ der ENTSO-E<br />
- Alle Typen von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> (EZE), d. h. Onshore-EEG, Offshore-EEG und<br />
konventionelle werden bezüglich ihres Systemverhaltens gleich beh<strong>an</strong>delt<br />
- Es erfolgt keine Privilegierung bzw. Diskriminierung eines speziellen Typs einer<br />
Erzeugungseinheit<br />
- Best<strong>an</strong>dskraftwerke und Kraftwerke mit Antrag auf Netz<strong>an</strong>schluss werden bezüglich ihrer<br />
technischen Möglichkeiten gleich beh<strong>an</strong>delt<br />
• Neue Kraftwerke sind stets nach dem aktuellen St<strong>an</strong>d der Technik zu pl<strong>an</strong>en und zu<br />
betreiben<br />
• Best<strong>an</strong>dskraftwerke müssen die erhöhten technischen <strong>Anforderungen</strong> nur im Rahmen einer<br />
<strong>an</strong>gemessenen wirtschaftlichen Machbarkeit erfüllen<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
3
<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb<br />
- Die Regelfähigkeit der Kraftwerksblöcke sowohl in positive als auch in negative Richtung<br />
entsprechend der auftretenden Leistungsgradienten muss gegeben sein.<br />
- Die im kontinentaleuropäischen Netz der ENTSO-E geltenden Regeln hinsichtlich der<br />
Frequenzhaltung (PRL) und Reserven der Wirkleistungsregelung (SRL, MRL) müssen<br />
eingehalten werden<br />
- Das Sp<strong>an</strong>nungsb<strong>an</strong>d am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt muss unter Einhaltung der<br />
Blindleistungsgrenzen der <strong>Erzeugungseinheiten</strong> eingehalten werden<br />
- Das (n-1)-Kriterium muss sowohl unter stationären als auch dynamischen<br />
Gesichtspunkten eingehalten werden<br />
- Netzfehler jeglicher Art, die in konzeptgemäßer Fehlerklärungszeit geklärt werden, dürfen<br />
nicht zum Trip von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> führen<br />
- Eine ausreichende netzseitige Kurzschlussleistung, die für die Funktionstüchtigkeit des<br />
Netzschutzes unabdingbar ist, muss zu jeder Zeit vorh<strong>an</strong>den sein<br />
- EEG-Erzeugungs<strong>an</strong>lagen (Alt- sowie Neu<strong>an</strong>lagen) inkl. zukünftig Offshore-Windparks<br />
müssen sich nach den Regeln der NANZR systemkonform verhalten<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
4
Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln<br />
- Definition von Best<strong>an</strong>dskraftwerken und neuen Kraftwerken<br />
- Definition von <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> EZE bzgl. der Regelgeschwindigkeit und der Technischen<br />
Mindestleistung<br />
- Konkretisierung der Mindest<strong>an</strong>forderungen <strong>an</strong> die Primärregelfähigkeit von EZE<br />
- Überarbeitung des Kapitels Sp<strong>an</strong>nungsregelung und Blindleistungsbereitstellung von EZE<br />
- Forderung nach netzwirksamer Massenträgheit von EZE (insbes. für EEG-EZE)<br />
- Forderung nach Pendeldämpfungsgeräten in thermischen EZE als stabilitätsverbessernde<br />
Maßnahme<br />
- Forderung nach Fast Valving in thermischen EZE als kraftwerksseitige Stabilitätsmaßnahme,<br />
wenn netzseitige Maßnahmen ausgeschöpft sind<br />
- Konkretisierung und Erweiterung der stabilitäts- und schutzrelev<strong>an</strong>ten Kenngrößen, die<br />
zwischen dem Pl<strong>an</strong>er/Betreiber der EZE und 50HzT abzusprechen sind<br />
- Erweiterung und Präzisierung der Forderungen <strong>an</strong> EZE hinsichtlich der Netzinselbetriebsfähigkeit<br />
und Schwarzstartfähigkeit<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
5
Inhalt<br />
1. Einleitung 3<br />
<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />
Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />
2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />
Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />
Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />
3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />
Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />
Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />
4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />
Pendeldämpfungsgeräte 17<br />
Fast Valving 19<br />
5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />
Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />
Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />
Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />
6. Zusammenfassung 25<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
6
Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz<br />
Brunsbüttel KKB<br />
Iztzehoe<br />
GTB<br />
Wilster<br />
Stade<br />
Dollern<br />
Unterweser/<br />
G<strong>an</strong>derkesee<br />
L<strong>an</strong>desbergen<br />
Itzehoe/<br />
Brokdorf<br />
Kummerfeld<br />
Wilster<br />
Mecklar<br />
Audorf<br />
D82<br />
Steinkohlekraftwerk<br />
Braunkohlekraftwerk<br />
Kernkraftwerk<br />
(SWR)<br />
Gas/Öl-Kraftwerk<br />
HH-Nord<br />
HH-Süd<br />
KKK<br />
Eisenach<br />
Lübeck<br />
HH-Ost<br />
Krümmel<br />
Stadorf/<br />
Lüneburg<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
Wolkramshausen<br />
D83<br />
Helmstedt<br />
Stahlwerk Thüringen<br />
Altenfeld<br />
Goldisthal<br />
Görries<br />
Stendal/West<br />
Hohenwarte<br />
II<br />
Wessin<br />
Perleberg<br />
Förderstedt<br />
Rostock<br />
Wolmirstedt<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
400 kV DC<br />
Herlasgrün<br />
Remptendorf<br />
Redwitz<br />
Bjæverskov<br />
Güstrow<br />
S<strong>an</strong>dtorstraße<br />
Magdeburg<br />
Energinet.dk<br />
KONTEK<br />
ROS A<br />
Putlitz<br />
Bentwisch<br />
Lüdershagen<br />
Siedenbrünzow<br />
Wustermark<br />
Br<strong>an</strong>denburg/<br />
West<br />
Marke<br />
Crossen<br />
Zwönitz<br />
D81<br />
Markersbach<br />
Iven<br />
Lubmin<br />
Nauen Hennigsdorf Malchow<br />
a<br />
b c d<br />
g<br />
e<br />
REUW<br />
Reuter<br />
DE<br />
a<br />
b c d e<br />
g<br />
f<br />
Schönewalde<br />
D84<br />
Hradec<br />
Thyrow<br />
Bertikow<br />
Ragow<br />
Pasewalk<br />
Vierraden<br />
Neuenhagen<br />
Eisenhüttenstadt<br />
f<br />
Preilack<br />
Jänschwalde<br />
JAEN DEF<br />
Graustein<br />
Mikulowa<br />
Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />
Schwarze<br />
Lauchstädt<br />
Taucha<br />
Schkopau SCH AB<br />
Lippendorf<br />
Pulgar<br />
LIP RS<br />
Eula<br />
Großdalzig<br />
Streumen<br />
Pumpe<br />
KSP AB BOX NP<br />
Bärwalde Boxberg<br />
BOX Q Hagenwerder<br />
Niederwartha Schmölln<br />
Röhrs- Freiberg/<br />
Dresden/Süd<br />
Vieselbach<br />
Großschwabhausen<br />
dorf<br />
Nord<br />
Weida<br />
Niederwiesa<br />
Krajnik<br />
CEPS a.s.<br />
PSE-O S.A.<br />
JAEN ABC<br />
D81<br />
KW Rostock 1 x 553 MW<br />
KW Reuter West 2 x 300 MW<br />
D82<br />
KKW Krümmel 1 x 1.402 MW<br />
KKW Brunsbüttel 1 x 806 MW<br />
GTKW Brunsbüttel 4 x 64 MW<br />
D83<br />
KW Schkopau 2 x 450 MW<br />
KW Lippendorf 2 x 920 MW<br />
D84<br />
KW Jänschwalde 6 x 500 MW<br />
KW Schwarze Pumpe 2 x 800 MW<br />
KW Boxberg III (N, P) 2 x 500 MW<br />
KW Boxberg IV (Q) 1 x 900 MW<br />
Installierte Leistung am<br />
Übertragungsnetz 50HzT<br />
MW Brutto<br />
12.857 MW<br />
7
Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz<br />
Brunsbüttel<br />
Iztzehoe<br />
Wilster<br />
Stade<br />
Dollern<br />
Itzehoe/<br />
Brokdorf<br />
Kummerfeld<br />
Wilster<br />
Mecklar<br />
Audorf<br />
D82<br />
Unterweser/<br />
G<strong>an</strong>derkesee<br />
L<strong>an</strong>desbergen<br />
HH-Süd<br />
MOOR AB<br />
Steinkohlekraftwerk<br />
Braunkohlekraftwerk<br />
GuD-Kraftwerk<br />
HH-Nord<br />
Eisenach<br />
Lübeck<br />
HH-Ost<br />
Krümmel<br />
Stadorf/<br />
Lüneburg<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
Wolkramshausen<br />
D83<br />
Helmstedt<br />
Stahlwerk Thüringen<br />
Altenfeld<br />
Goldisthal<br />
Görries<br />
Stendal/West<br />
Hohenwarte<br />
II<br />
Wessin<br />
Perleberg<br />
Rostock<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
400 kV DC<br />
Wolmirstedt<br />
S<strong>an</strong>dtorstraße<br />
Magdeburg<br />
Förderstedt<br />
Herlasgrün<br />
Remptendorf<br />
Redwitz<br />
Energinet.dk<br />
Bjæverskov<br />
KONTEK<br />
Güstrow<br />
Putlitz<br />
Lüdershagen<br />
Bentwisch<br />
Siedenbrünzow<br />
Wustermark<br />
Br<strong>an</strong>denburg/<br />
West<br />
Marke<br />
Crossen<br />
Zwönitz<br />
D81<br />
Markersbach<br />
Iven<br />
Lubmin<br />
Nauen Hennigsdorf Malchow<br />
a<br />
b c d<br />
g<br />
e<br />
Reuter<br />
a<br />
b c d e<br />
g<br />
f<br />
Schönewalde<br />
D84<br />
Hradec<br />
Thyrow<br />
Bertikow<br />
Ragow<br />
Pasewalk<br />
Vierraden<br />
Neuenhagen<br />
Eisenhüttenstadt<br />
f<br />
Preilack<br />
Jänschwalde<br />
Graustein<br />
Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />
Schwarze<br />
Pumpe<br />
Taucha<br />
Bärwalde Boxberg<br />
Lauchstädt<br />
Schkopau<br />
Lippendorf<br />
Streumen<br />
Großdalzig<br />
Pulgar<br />
Eula<br />
Niederwartha<br />
Hagenwerder BOX R<br />
Schmölln<br />
Röhrs- Freiberg/<br />
Dresden/Süd<br />
Vieselbach<br />
Großschwabhausen<br />
dorf<br />
Nord<br />
Weida<br />
Niederwiesa<br />
Krajnik<br />
CEPS a.s.<br />
PSE-O S.A.<br />
Mikulowa<br />
Es sind nur qualifizierte Anträge berücksichtigt,<br />
St<strong>an</strong>d 31.07.2010.<br />
D81<br />
Anträge 9.002 MW<br />
D82<br />
Anträge 2.440 MW<br />
D83<br />
Anträge 660 MW<br />
D84<br />
Be<strong>an</strong>tragte Leistung am<br />
Übertragungsnetz 50HzT<br />
MW Brutto<br />
Anträge 2.570 MW<br />
14.672 MW<br />
8
Thermische EZE – Best<strong>an</strong>d und Anträge am Übertragungsnetz<br />
Brunsbüttel KKB<br />
Iztzehoe<br />
Wilster<br />
Itzehoe/<br />
Brokdorf<br />
Mecklar<br />
Audorf<br />
D82<br />
Eisenach<br />
Lübeck<br />
GTB<br />
Stade<br />
Kummerfeld<br />
Wilster<br />
HH-Nord<br />
Dollern<br />
HH-Ost<br />
Unterweser/<br />
G<strong>an</strong>derkesee<br />
Krümmel<br />
L<strong>an</strong>desbergen<br />
HH-Süd<br />
MOOR AB KKK<br />
Steinkohlekraftwerk<br />
Braunkohlekraftwerk<br />
Kernkraftwerk<br />
(SWR)<br />
Gas/Öl-Kraftwerk<br />
GuD-Kraftwerk<br />
Stadorf/<br />
Lüneburg<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
Wolkramshausen<br />
D83<br />
Helmstedt<br />
Stahlwerk Thüringen<br />
Altenfeld<br />
Goldisthal<br />
Görries<br />
Stendal/West<br />
Hohenwarte<br />
II<br />
Wessin<br />
Perleberg<br />
Rostock<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
400 kV DC<br />
Wolmirstedt<br />
S<strong>an</strong>dtorstraße<br />
Magdeburg<br />
Förderstedt<br />
Herlasgrün<br />
Remptendorf<br />
Redwitz<br />
Energinet.dk<br />
Bjæverskov<br />
KONTEK<br />
ROS A<br />
Güstrow<br />
Putlitz<br />
Lüdershagen<br />
Bentwisch<br />
Siedenbrünzow<br />
Wustermark<br />
Br<strong>an</strong>denburg/<br />
West<br />
Marke<br />
Crossen<br />
Zwönitz<br />
D81<br />
Markersbach<br />
Iven<br />
Lubmin<br />
Nauen Hennigsdorf Malchow<br />
a<br />
b c d<br />
g<br />
e<br />
REUW ReuterDE<br />
a<br />
b c d e<br />
g<br />
f<br />
Schönewalde<br />
D84<br />
Hradec<br />
Thyrow<br />
Bertikow<br />
Ragow<br />
Pasewalk<br />
Vierraden<br />
Neuenhagen<br />
Eisenhüttenstadt<br />
f<br />
Preilack<br />
Jänschwalde<br />
JAEN DEF<br />
Graustein<br />
Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />
Schwarze<br />
Lauchstädt<br />
Taucha<br />
Schkopau SCH AB<br />
Lippendorf<br />
Streumen<br />
Pumpe<br />
KSP AB<br />
Bärwalde<br />
BOX NP<br />
Boxberg<br />
LIP RS<br />
Großdalzig<br />
Pulgar<br />
Eula<br />
Niederwartha<br />
BOX Q Hagenwerder BOX R<br />
Schmölln<br />
Röhrs- Freiberg/<br />
Dresden/Süd<br />
Vieselbach<br />
Großschwabhausen<br />
dorf<br />
Nord<br />
Weida<br />
Niederwiesa<br />
Krajnik<br />
CEPS a.s.<br />
PSE-O S.A.<br />
JAEN ABC<br />
Mikulowa<br />
Es sind nur qualifizierte Anträge berücksichtigt,<br />
St<strong>an</strong>d 31.07.2010.<br />
D81<br />
Best<strong>an</strong>d 1.153 MW<br />
Anträge 9.002 MW<br />
Summe 10.155 MW<br />
D82<br />
Best<strong>an</strong>d 2.464 MW<br />
Anträge 2.440 MW<br />
Summe 4.904 MW<br />
D83<br />
Best<strong>an</strong>d 2.740 MW<br />
Anträge 660 MW<br />
Summe 3.400 MW<br />
D84<br />
Best<strong>an</strong>d 6.500 MW<br />
Anträge 2.570 MW<br />
Summe 9.070 MW<br />
Installierte Leistung am<br />
Übertragungsnetz 50HzT<br />
MW Brutto<br />
27.529 MW<br />
9
Inhalt<br />
1. Einleitung 3<br />
<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />
Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />
2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />
Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />
Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />
3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />
Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />
Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />
4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />
Pendeldämpfungsgeräte 17<br />
Fast Valving 19<br />
5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />
Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />
Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />
Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />
6. Zusammenfassung 25<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
10
Prognose der installierten Kapazität von Onshore- und<br />
Offshore-WEA in der Regelzone 50HzT<br />
Installierte Leistung <strong>an</strong> WEA [ MW ]<br />
26.000<br />
24.000<br />
22.000<br />
20.000<br />
18.000<br />
16.000<br />
14.000<br />
12.000<br />
10.000<br />
8.000<br />
6.000<br />
4.000<br />
2.000<br />
Quelle: EEG-Prognose 50HzT 12/2009<br />
0<br />
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
11
Prognostizierte maximale Änderungsgeschwindigkeiten der<br />
Windeinspeisung und windbereinigten vert. Last im ¼-h Raster<br />
Leistungsgradient [ MW/15min ]<br />
2.000<br />
1.750<br />
1.500<br />
1.250<br />
1.000<br />
750<br />
500<br />
250<br />
0<br />
-250<br />
-500<br />
-750<br />
-1.000<br />
-1.250<br />
-1.500<br />
-1.750<br />
-2.000<br />
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
pos. Gradient Wind neg. Gradient Wind pos. Gradient Last neg. Gradient Last<br />
12
Prognostizierte notwendige Regelgeschwindigkeit des<br />
thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT<br />
Regelgeschwindigkeit Kraftwerkspark [ % PN / min ]<br />
3,6<br />
3,4<br />
3,2<br />
3,0<br />
2,8<br />
2,6<br />
2,4<br />
2,2<br />
2,0<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100<br />
Regelleistungsbedarf in [MW]<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
6.000 MW Rotierende Leistung 4.000 MW Rotierende Leistung<br />
Forderungen laut<br />
TC 07 und NANZR<br />
2008<br />
14
Wirkleistungsabgabe<br />
Gaskraftwerk<br />
EEG-EZE<br />
Typ der EZE<br />
Braunkohlekraftwerk<br />
Steinkohlekraftwerk<br />
GuD-Kraftwerk<br />
Kernkraftwerk<br />
Pumpspeicherwerk im<br />
Turbinenbetrieb<br />
* Als Mittelwert innerhalb eines 10-Minuten-Intervalls<br />
Technische<br />
Mindestleistung<br />
[% P N ]<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
50<br />
30<br />
20<br />
20<br />
60<br />
25<br />
0<br />
Regelbereich<br />
der EZE<br />
[% P N ]<br />
50 – 100<br />
30 – 100<br />
20 – 100<br />
20 – 100<br />
60 – 100<br />
25 – 100<br />
0 – 100<br />
Durchschnittliche Leistungsänderungsgeschwindigkeit<br />
*<br />
[% P N /min]<br />
Alle am Übertragungsnetz <strong>an</strong>geschlossenen EZE müssen dauerhaft mit reduzierter Leistungsabgabe zu<br />
betreiben sein. Die Technische Mindestleistung der EZE sollte dabei so gering wie möglich sein.<br />
Weiterhin müssen die EZE stetige Leistungsänderungen über den gesamten Bereich zwischen<br />
Technischer Mindestleistung und Dauerleistung ermöglichen. Abhängig vom verwendeten<br />
Primärenergieträger fordert 50HzT folgende Werte bezüglich der Technischen Mindestleistung, des<br />
Regelbereichs und der Leistungsänderungsgeschwindigkeit von den EZE.<br />
3<br />
4<br />
5<br />
10<br />
4<br />
100<br />
-<br />
15
Inhalt<br />
1. Einleitung 3<br />
<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />
Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />
2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />
Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />
Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />
3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />
Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />
Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />
4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />
Pendeldämpfungsgeräte 17<br />
Fast Valving 19<br />
5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />
Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />
Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />
Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />
6. Zusammenfassung 25<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
16
Pendeldämpfungsgeräte – Power System Stabiliser (PSS)<br />
EZE dürfen durch ihr Regelungsverhalten Polrad- bzw. Netzpendelungen, die im Synchrongebiet<br />
derzeit mit Frequenzen von 0,2 Hz bis 1,5 Hz auftreten, nicht <strong>an</strong>fachen oder verstärken<br />
Für Generatoren von EZE können nach gegenseitiger Absprache Pendeldämpfungsgeräte<br />
(Einrichtungen <strong>zur</strong> Dämpfung von Polrad- bzw. Netzpendelungen) vorgesehen werden, sofern 50HzT<br />
dies <strong>zur</strong> Sicherstellung des <strong>an</strong>forderungsgerechten Betriebes fordert<br />
Erforderliche Eigenschaften von PSS in EZE in der Regelzone 50HzT<br />
- Dämpfung der Eigenfrequenz des Generatorturbosatzes<br />
(local mode) von ca. 0,9 - 1,4 Hz<br />
- Dämpfung des Nord-Süd inter-area-modes im<br />
kontinentaleuropäischen Netz von ca. 0,5 – 0,6 Hz<br />
- Parameter und Wirkungsweise des PSS sind mit<br />
50HzT zu vereinbaren<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
p T<br />
17
Beispiel: Kraftwerksnaher 3-poliger Kurzschluss mit<br />
konzeptgemäßer Fehlerklärungszeit von 150ms<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
-0,2<br />
-0,4<br />
1,25<br />
1,00<br />
0,75<br />
0,50<br />
0,25<br />
0,00<br />
1,6<br />
1,2<br />
0,8<br />
0,4<br />
0,0<br />
Kraftwerk ohne PSS Kraftwerk mit PSS<br />
0,0 2,0<br />
4,0<br />
6,0 [s]<br />
THDF 125 / 78: Drehzahl Abweichung in Hz<br />
0,0 2,0<br />
4,0<br />
6,0 [s]<br />
Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />
THDF 125 / 78: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />
0,0 2,0<br />
4,0<br />
6,0 [s]<br />
THDF 125 / 78: Elektrische Leistung in p.u.<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
8,0<br />
8,0<br />
8,0<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
-0,2<br />
-0,4<br />
1,25<br />
1,00<br />
0,75<br />
0,50<br />
0,25<br />
0,00<br />
1,6<br />
1,2<br />
0,8<br />
0,4<br />
0,0<br />
0,0 2,0<br />
4,0<br />
6,0 [s]<br />
THDF 125 / 78: Drehzahl Abweichung in Hz<br />
0,0 2,0<br />
4,0<br />
6,0 [s]<br />
Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />
THDF 125 / 78: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />
0,0 2,0<br />
4,0<br />
6,0 [s]<br />
THDF 125 / 78: Elektrische Leistung in p.u.<br />
8,0<br />
8,0<br />
8,0<br />
18
Fast Valving bei thermischen Kraftwerken<br />
Fast<br />
Valving<br />
Sehr schnelles Schließen der TRV nach Fehlereintritt und gezieltes Öffnen der<br />
TRV nach der tr<strong>an</strong>sienten Phase, um dem System Beschleunigungsenergie zu<br />
entziehen und den Trip der EZE zu verhindern.<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
Sofern die Voraussetzungen für einen<br />
stabilen Betrieb hinsichtlich der<br />
Netzkurzschlussleistung und der<br />
Fehlerklärungszeit bei kraftwerksnahen<br />
Kurzschlüssen nicht<br />
gegeben sind, fordert 50HzT vom<br />
Betreiber der EZE <strong>zur</strong> Erhöhung der<br />
Stabilitätsgrenze den Einsatz von<br />
zusätzlichen kraftwerksseitigen<br />
Maßnahmen, z. B. Fast Valving bei<br />
thermischen EZE.<br />
19
Beispiel: Wirkung von Fast Valving bei kraftwerksnahem<br />
3-poligem Kurzschluss<br />
Kraftwerk ohne Fast Valving und FCT = 100ms Kraftwerk mit Fast Valving und FCT = 150ms<br />
0,80<br />
0,40<br />
0,00<br />
-0,40<br />
-0,80<br />
1,25<br />
1,00<br />
0,75<br />
0,50<br />
0,25<br />
0,00<br />
1,60<br />
1,20<br />
0,80<br />
0,40<br />
0,00<br />
-0,40<br />
-0,80<br />
FCT: Fault Clearing Time<br />
0,0 4,0<br />
8,0<br />
12,0 [s]<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Drehzahl Abweichung in Hz<br />
0,0 4,0<br />
8,0<br />
12,0 [s]<br />
Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />
0,0 4,0<br />
8,0<br />
12,0 [s]<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Mech<strong>an</strong>ische Leistung in p.u.<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Elektrische Leistung in p.u.<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
16,0<br />
16,0<br />
16,0<br />
0,80<br />
0,40<br />
0,00<br />
-0,40<br />
-0,80<br />
1,25<br />
1,00<br />
0,75<br />
0,50<br />
0,25<br />
0,00<br />
1,60<br />
1,20<br />
0,80<br />
0,40<br />
0,00<br />
-0,40<br />
-0,80<br />
0,0 4,0<br />
8,0<br />
12,0 [s]<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Drehzahl Abweichung in Hz<br />
0,0 4,0<br />
8,0<br />
12,0 [s]<br />
Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />
0,0 4,0<br />
8,0<br />
12,0 [s]<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Mech<strong>an</strong>ische Leistung in p.u.<br />
ALSTOM 50 WT25E-158: Elektrische Leistung in p.u.<br />
16,0<br />
16,0<br />
16,0<br />
20
Inhalt<br />
1. Einleitung 3<br />
<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />
Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />
2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />
Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />
Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />
3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />
Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />
Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />
4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />
Pendeldämpfungsgeräte 17<br />
Fast Valving 19<br />
5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />
Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />
Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />
Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />
6. Zusammenfassung 25<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
21
Blindleistungsbereitstellung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt<br />
U in kV<br />
450<br />
440<br />
430<br />
420<br />
410<br />
400<br />
390<br />
380<br />
370<br />
360<br />
350<br />
340<br />
-0,55<br />
-0,50<br />
consumption cosφ<br />
production<br />
0,90 0,925 0,95 0,975 0,99 1,00 0,99 0,975 0,95 0,925 0,90<br />
Var 1<br />
Var 2<br />
-0,45<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
-0,40<br />
-0,35<br />
-0,30<br />
-0,25<br />
-0,20<br />
-0,15<br />
-0,10<br />
-0,05<br />
0,00<br />
0,05<br />
0,10<br />
Q/PN in p.u.<br />
0,15<br />
0,20<br />
0,25<br />
0,30<br />
0,35<br />
0,40<br />
0,45<br />
0,50<br />
0,875 0,85<br />
Bei Nennwirkleistungsabgabe muss die EZE mindestens mit einer Blindleistung gemäß der Abbildung (Var 1 oder Var 2)<br />
betrieben werden können. Bei Wirkleistungsabgabe unterhalb der Nennleistung muss die EZE mindestens die<br />
Blindleistung abgeben bzw. beziehen können, die sie bei Betrieb mit Nennleistung abgeben bzw. beziehen könnte.<br />
0,55<br />
0,60<br />
0,65<br />
22
Fault-Ride-Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen<br />
Kraftwerken<br />
1 pu = nominal<br />
Grid Voltage Un 1 pu = rated<br />
Generator-<br />
Voltage UrG Grid Voltage before short<br />
circuit depends on operation<br />
Voltage conditions<br />
pu<br />
1.0<br />
0.9<br />
0.8<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
-1 0<br />
0.7 s<br />
1<br />
1,5 s<br />
2 3 4 time in s<br />
Die EZE müssen diesen tr<strong>an</strong>sienten Sp<strong>an</strong>nungseinbruch durchfahren können. Es muss sichergestellt sein, dass infolge<br />
des Sp<strong>an</strong>nungseinbruchs und während der Phase der Sp<strong>an</strong>nungswiederkehr der Eigenbedarf (inkl. der Umrichter) und die<br />
Regel- und Schutzeinrichtungen der EZE nicht ausfallen.<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
Grid Voltage at high voltage side of the step up<br />
Tr<strong>an</strong>sformer after fault clearing:<br />
270 kV for U n = 380 kV (400 kV)<br />
Grid Voltage<br />
Generator Voltage<br />
0.15 s (short circuit in the grid)<br />
23
Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale<br />
Forderung<br />
Brunsbüttel<br />
Iztzehoe<br />
Wilster<br />
Audorf<br />
Itzehoe/<br />
Brokdorf<br />
Kummerfel<br />
Stade Wilster d<br />
Dollern<br />
Unterweser/<br />
G<strong>an</strong>derkesee<br />
L<strong>an</strong>desbergen<br />
HH-Süd<br />
GuD-Kraftwerk<br />
Mecklar<br />
D82<br />
HH-Nord<br />
Eisenach<br />
Lübeck<br />
HH-Ost<br />
Krümmel<br />
Stadorf/<br />
Lüneburg<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
Helmstedt<br />
Pumpspeicherwerk<br />
Wolkramshausen<br />
D83<br />
tr<strong>an</strong>spower<br />
Stahlwerk Thüringen Hohenwarte<br />
II<br />
Altenfeld<br />
GoldisthGDT<br />
al<br />
Görries<br />
Wessin<br />
Perleberg<br />
Förderstedt<br />
400 kV<br />
DCKONTEK<br />
Rostock<br />
Remptendo<br />
rf<br />
Redwitz<br />
Energinet.dk<br />
Bjæverskov<br />
Güstrow<br />
Putlitz<br />
Lüdershagen<br />
Bentwisch<br />
Siedenbrünzow<br />
Markersba<br />
MAR<br />
ch<br />
Hradec<br />
Jänschwalde<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
Iven<br />
Lubmin<br />
Ragow<br />
Pasewalk<br />
a<br />
b c d<br />
g<br />
f<br />
e<br />
NauenHennigsdorf<br />
Malchow<br />
Stendal/West<br />
Wustermark<br />
Br<strong>an</strong>denbur<br />
g/<br />
Reuter<br />
a<br />
b c d e<br />
g<br />
f<br />
Neuenhagen<br />
Wolmirstedt<br />
West<br />
Thyrow<br />
S<strong>an</strong>dtorstraße<br />
Magdeburg<br />
Eisenhüttenstadt<br />
Marke<br />
Crossen<br />
Zwönitz<br />
Preilack<br />
Graustein<br />
Mikulowa<br />
Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />
Schwarze<br />
Pumpe<br />
Lauchstädt<br />
Taucha<br />
Schkopau<br />
Lippendorf<br />
Pulgar<br />
Eula<br />
Großdalzig<br />
Streumen<br />
Niederwartha<br />
Bärwalde Boxberg<br />
Hagenwerder<br />
Schmölln<br />
Röhrs- Freiberg/<br />
Dresden/Süd<br />
Vieselbach<br />
Großschwabhausen<br />
Weida<br />
dorf Nord<br />
Niederwiesa<br />
Herlasgrün<br />
D81<br />
Schönewal<br />
de<br />
D84<br />
Bertikow<br />
Vierraden<br />
Krajnik<br />
CEPS a.s.<br />
PSE-O S.A.<br />
- Grundsätzliche Forderungen <strong>an</strong> alle EZE<br />
(außer EEG):<br />
• Eigenbedarf-Inselbetrieb<br />
Abf<strong>an</strong>gen in den EB aus jedem zulässigem<br />
Betriebspunkt gemäß Leistungsdiagramm<br />
muss möglich sein; Betrieb im EB-IB muss<br />
mind. 2 h aufrecht erhalten werden können<br />
• Netzinselbetriebsfähigkeit<br />
Lastzuschaltungen von bis zu 10 % PN<br />
müssen möglich sein; die EZE muss Sp<strong>an</strong>nung<br />
und Blindleistung regeln können<br />
- Optionale Forderung <strong>an</strong> ausgewählte<br />
Kraftwerke:<br />
• Schwarzstartfähigkeit<br />
Starten der EZE ohne Sp<strong>an</strong>nungsvorgabe von<br />
50HzT muss möglich sein<br />
24
Zusammenfassung<br />
- Der künftige thermische Kraftwerkspark in der Regelzone von 50HzT – in der Einheit von<br />
Best<strong>an</strong>ds- und Neubaukraftwerken – muss in der Lage sein, die <strong>Anforderungen</strong> für einen<br />
sicheren Netz- und Systembetrieb zu erbringen, die aus der fortschreitenden Integration<br />
von EEG-Anlagen in das Energieversorgungsnetz resultieren<br />
- Insbesondere das Systemverhalten und die Einsatzcharakteristiken der EEG-Anlagen<br />
bedingen verbesserte Eigenschaften von thermischen Kraftwerken, um:<br />
• die Regelfähigkeit der Regelzone entsprechend der auftretenden Leistungsgradienten zu<br />
gewährleisten,<br />
• Regelleistung für PRL, SRL und MRL bereitzustellen,<br />
• Kurzschlussleistung zu liefern und rotierende Schwungmasse am Netz zu halten,<br />
• die Sp<strong>an</strong>nung im Übertragungsnetz in den vorgegebenen Grenzen zu halten,<br />
• das Stabilitätsverhalten des Übertragungsnetzes zu verbessern und<br />
• neben den Pumpspeicherwerken weitere schwarzstartfähige Kraftwerke für einen raschen<br />
Netzwiederaufbau <strong>zur</strong> Verfügung zu haben.<br />
- Die aktualisierten Netz<strong>an</strong>schlussregeln von 50HzT beschreiben dazu die notwendigen<br />
technischen Mindest<strong>an</strong>forderungen<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
25
<strong>50Hertz</strong> Tr<strong>an</strong>smission GmbH<br />
Torsten Haase<br />
Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
Eichenstraße 3A<br />
12435 Berlin<br />
torsten.haase@50hertz-tr<strong>an</strong>smission.net<br />
26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />
26